[发明专利]在风力涡轮机的操作期间检测转子叶片的一个或多个性质的装置和方法

说明书

用于在风力涡轮机的操作期间检测转子叶片的一个或多个性质的装置和方法。提供了一种用于在风力涡轮机（1）的操作期间检测转子叶片（4）的一个或多个性质的装置（10），所述风力涡轮机（1）包括塔台（2）、机舱（3）和所述转子叶片（4），所述装置包括：至少一个漏泄馈线（20），被配置成被布置在所述塔台（2）的圆周周围；电磁发射机（30），连接到所述至少一个漏泄馈线（20），且被配置用于沿所述至少一个漏泄馈线（20）发射第一电磁信号（100）；反射器（35），用于使所述第一电磁信号（100）转向和/或聚焦在预定方向上，从而形成经反射的第一电磁信号（100'）；电磁接收机（40），连接到所述至少一个漏泄馈线（20），且被配置用于从所述至少一个漏泄馈线（20）接收第二电磁信号（200），所述第二电磁信号（200）是当经反射的第一电磁信号（100）碰撞所述转子叶片（4）时从所述转子叶片（4）反射的；以及处理单元（300），连接到所述电磁发射机（30）和所述电磁接收机（40），且被配置成通过分析所述第一电磁信号（100）和所述第二电磁信号（200）来确定所述转子叶片（4）的所述一个或多个性质。此外，提供了对应方法。

技术领域

本发明涉及风力涡轮机。更具体地，本发明涉及用于在风力涡轮机的操作期间检测转子叶片的一个或多个性质的装置。本发明进一步涉及包括这种装置的风力涡轮机和在风力涡轮机的操作期间检测转子叶片的一个或多个性质的方法。

背景技术

在上面定义的技术领域中，下述系统是已知的：该系统包括操作性地被配置成发出和接收雷达信号的多个雷达单元。雷达单元典型地被安装在风力涡轮机塔台上和周围，雷达单元被定位以便测量所发出的雷达信号从涡轮机叶片的反射。处理单元被配置成：从雷达单元接收测量数据；以及通过分析由于叶片向着或远离涡轮机塔台的移动所致的所接收到的雷达信号中相对于所发射的信号的多普勒频移、飞行时间、相位和幅度，确定叶片在向着或远离涡轮机塔台的方向上的速度。这允许计算轨迹以及特别地计算叶片的绝对速度和位置。

使用雷达单元以基于多普勒效应来测量叶片位置是例如在EP 2864632中描述的，且允许避免其他类型的传感器在风力涡轮机的叶片或机舱上的安装。这降低了风力涡轮机的制造和维护成本，这是由于位于塔台上的传感器更容易现场替换。

然而，考虑到对于旋转对象（像转子叶片或机舱）而言多个雷达单元的安装是必需的，这种解决方案还不是最优的。

事实上可以使用单个雷达单元，但仅用于检测叶片在单个位置处的通道。至少两个雷达单元（水平地安装的）被要求以用于遵循叶片在机舱偏航周围的位置。一个雷达单元能够检测叶片在具体位置处的绕转。多于两个单个雷达单元可以被使用，以用于改进检测的冗余度、分辨率和置信度。然而，这进一步增加了成本和针对软件资源的需要。每个雷达单元要求用于分析信号且导出叶片的位置和速度的专用处理单元。

已经作出使用被布置在例如风力涡轮机塔台周围的漏泄馈线的尝试，但该尝试至少遭受下述缺陷：来自漏泄馈线的辐射模式不是非常明确定义的，并且天线的效率低于具有更高增益的传统天线。因此，合理信噪比要求使用非常强的信号，且因而要求显著量的功率和能量。

因此，可能存在针对高效地检测风力涡轮机的旋转转子叶片的性质的改进方式的需要。

发明内容

该需要可以由根据独立权利要求的主题满足。在从属权利要求中阐述本发明的有利实施例。